JP2017163835A - 電池制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】電力系統に接続された複数の電池を用いて電力需給調整を行う際に、電力需給調整の精度の悪化を抑制可能な電池制御システムを提供する。
【解決手段】電力系統４に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システム（ＤＥＭＳ）７は、複数の電池の中から、劣化している電池以外を電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池として選択する選択部７ｅと、選択部にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する動作指示を出力する指示制御部７ｆと、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池制御システム、電池制御装置、電池制御方法および記録媒体に関し、特には、電力系統に接続された電池の放電または充電を制御する電池制御システムに関する。
電力系統において、電力需給調整を行う方法としては、火力発電の出力制御を中心として、適宜、揚水発電を組み合わせる方法がとられていた。
しかし今後、発電量が天候に依存する太陽光発電や風力発電に代表される再生可能電源が分散電源として電力系統に組み込まれていくと、この分散電源が、電力需給バランスを悪化させる恐れがある。
この分散電源に起因する電力需給バランスの変動を補償するためには、火力発電を中心とした電力需給調整技術だけでは不十分となる恐れがある。このため、新たな電力需給調整技術が必要とされている。
新たな電力需給調整技術の一つの案として、今後、大幅な普及が予想される、電力系統の配電網下に連系する“蓄電池”や“電気自動車（ＥＶ）”等の分散エネルギーストレージを活用する案がある。以下、エネルギーストレージを「ＥＳ」と称する。
配電網下に連系する分散ＥＳを制御するシステムとしては、配電用変電所等に設置される蓄電池ＳＣＡＤＡ（Supervisory Control And Data Acquisition）が提案されている。蓄電池ＳＣＡＤＡは、需要調整用蓄電池や需要家用蓄電池など、仕様や性能が異なる様々なＥＳ（ＬＩＢ、ＮＡＳ、ＮｉＨ、鉛蓄電池等）を用いて電力需給調整を行う。
また、特許文献１にも、需要家側の二次電池（ＥＳ）を用いて電力需給調整を行う電力系統制御装置が記載されている。
特開２００６−９４６４８号公報
需要家側の多数の蓄電池は、需要家にて個々に管理されているため、蓄電池（ＥＳ）の特性にばらつきがある。
このため、蓄電池ＳＣＡＤＡや特許文献１に記載の電力系統制御装置のように、需要家側の多数の蓄電池（ＥＳ）を用いて電力供給を行おうとすると、需要家側の蓄電池の特性のばらつきによって、需要家側の蓄電池の動作にばらつきが生じるため、電力需給調整の精度が悪くなる。
以下、需要家側の蓄電池の特性のばらつきに起因して電力需給調整の精度が悪くなる一例を説明する。
図１Ａは、放電特性が特性値ａ−１のように揃った３個の蓄電池を、放電開始時刻を同期させて動作させた場合の３個の蓄電池の出力の合計値ａ−２を示した図であり、図１Ｂは、放電特性が特性値ｂ−１、ｂ−２、ｂ−３のように互いに異なる３個の蓄電池を、放電開始時刻を同期させて動作させた場合の３個の蓄電池の出力の合計値ｂ−４を示した図である。
図１Ａに示したように蓄電池の放電特性が揃っている場合は、３個の蓄電池の出力の合計値ａ−２の立ち上がり曲線、ならびに最大出力とその出力が得られる時刻を、制御システム側で容易に把握することができる。よって、この場合、制御システムは３個の蓄電池を用いて電力需給調整を精度よく行うことが可能になる。
しかしながら、図１Ｂに示したように蓄電池の特性がばらついている場合は、出力の合計値ｂ−４の立ち上がり曲線、ならびに最大出力とその出力が得られる時刻を、制御システム側で的確に把握することは難しい。よって、制御システムは、特性の異なる複数の蓄電池を用いた場合、電力需給調整を精度よく実行できず、電力需給調整の精度が悪くなる。
本発明の目的は、電力系統に接続された複数の電池を用いて電力需給調整を行う際に、電力需給調整の精度の悪化を抑制可能な電池制御システムを提供することである。
本発明の電池制御システムは、電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
前記複数の電池の中から、劣化している電池以外を前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池として選択する選択手段と、
前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む。
本発明の他の形態による電池制御システムは、電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
前記複数の電池の中から、ロケーション情報に基づいて前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池を選択する選択手段と、
前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む。
本発明のさらに他の形態による電池制御システムは、電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
前記複数の電池の中から、メンテナンス情報に基づいて前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池を選択する選択手段と、
前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む。
本発明のさらに他の形態による電池制御システムは、電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
前記複数の電池の中から、需要家にて設定された許可情報に基づいて前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池を選択する選択手段と、
前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む。
本発明のさらに他の形態による電池制御システムは、電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
前記複数の電池の中から、充放電時間とＳＯＣに基づいて前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池を選択する選択手段と、
前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む。
本発明のさらに他の形態による電池制御システムは、電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
前記複数の電池の中から、充放電時間と充放電出力に基づいて前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池を選択する選択手段と、
前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む。
本発明のさらに他の形態による電池制御システムは、電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
前記複数の電池の中から、充放電時間と電池の種類、電池のオン／オフ状態に基づいて前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池を選択する選択手段と、
前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む。
本発明によれば、所定の電池特性範囲内の特性を有する電池の充電または放電を制御して電力系統の電力を調整することで、電力需給調整の精度の悪化を抑制することが可能になる。
蓄電池の特性のばらつきに起因して電力需給調整の精度が悪くなる一例を説明するための図である。 蓄電池の特性のばらつきに起因して電力需給調整の精度が悪くなる一例を説明するための図である。 本発明の第１実施形態の電池制御システムを採用した電力制御システムを示す図である。 ＥＳ５ａの一例を示したブロック図である。 配電網全体の総需要曲線Ｘと平滑化目標値Ｙの一例を表した図である。 ＤＥＭＳ７の動作を説明するためのフローチャートである。 ＤＥＭＳ７からの特性要求を受信したときの供給側電池システム５の動作を説明するためのフローチャートである。 ＤＥＭＳ７からの動作指示を受信したときの供給側電池システム５の動作を説明するためのフローチャートである。 ＤＥＭＳ７から動作停止指示を受信したときの供給側電池システム５の動作を説明するためのフローチャートである。 情報収集部７ｂと選択部７ｅと指示制御部７ｆとからなる電池制御システムを示した図である。 図９に示した電池制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態の電池制御システムを採用した電力制御システムを示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態の電池制御システムを採用した電力制御システムを示す図である。
図２において、電力制御システムは、電力供給部１と、再生可能電源２と、監視・制御部３と、電力系統４と、供給側電池システム５と、需要家側電池システム６１〜６ｍ（ｍは２以上の整数）と、ＤＥＭＳ（Distributed Energy Management System：分散エネルギ管理システム）７と、通信ネットワーク８と、中継ノード９と、を含む。
電力供給部１は、発電所１Ａに設けられている火力等の発電機である。電力供給部１は、発電所１Ａで発電した電力を出力する。
再生可能電源２は、例えば、太陽光発電装置である。なお、再生可能電源２は、太陽光発電装置に限らず適宜変更可能であり、例えば、風力発電機でもよく、水力発電機（１千キロワット以下の電力を発電する小水力発電機を含む）でもよく、地熱発電機でもよく、これらの発電機が混在する電源でもよい。また、再生可能電源２は、供給側電池システム５内または需要家側電池システム６１〜６ｍ内に設けられ、電力線１０に接続されてもよい。
監視・制御部３は、中央給電指令所３Ａに設けられている。監視・制御部３は、ＤＥＭＳ７と通信する。なお、中央給電指令所３Ａと発電所１Ａの間には、中央給電指令所３Ａからの指示を発電所１Ａに送るための通信線が存在する。
電力系統４は、電力を需要家側へ供給するためのシステムであり、変圧器等を含み、電力供給部１や再生可能電源２からの発電電力の電圧を所定電圧に変圧し、所定電圧を有する電力を電力線１０に供給する。なお、一般的に、電力系統４には、発電所１Ａや再生可能電源２や電力線１０が含まれるが、図２では、説明の簡略化を図るため、電力系統４と、発電所１Ａ、再生可能電源２および電力線１０とを、別々に示している。
供給側電池システム５は、発電所１Ａおよび中央給電指令所３Ａを管理する電力供給側（例えば、電力会社）にて管理される。
供給側電池システム５は、ＥＳ５ａと、ＡＣ／ＤＣコンバータ５ｂと、同期装置５ｃと、通信端末５ｄと、ＥＳ制御装置５ｅと、を含む。なお、同期装置５ｃと通信端末５ｄとＥＳ制御装置５ｅは、電池制御装置５１に含まれる。
ＥＳ５ａは、例えば、定置用蓄電池または電気自動車内の二次電池である。
図３は、ＥＳ５ａの一例を示したブロック図である。
図３において、ＥＳ５ａは、電池本体５ａ１と、電池本体５ａ１の動作（充電動作および放電動作）を制御するＢＭＵ（Battery Management Unit：蓄電池制御ユニット部）５ａ２と、を含む。
ＢＭＵ５ａ２は、電池本体５ａ１の特性つまりＥＳ５ａの特性を把握している。
本実施形態では、ＢＭＵ５ａ２は、ＥＳ５ａの特性として、
（１）ＥＳ５ａの残存容量、
（２）ＥＳ５ａの残存空容量、
（３）ＥＳ５ａのＳＯＣ（State of Charge）、
（４）ＥＳ５ａの充放電出力（ＥＳ５ａの定格充放電出力）、
（５）充放電遅延時間（ＥＳ５ａが充電または放電を指示する動作指示を受け付けてから動作指示に応じた動作を実行するまでに要する時間、本実施形態では、ＥＳ５ａが動作指示を受け付けてから動作指示にて示された目標の出力を発生するまでに要する時間）、および、
（６）最長充放電継続時間（充放電出力での最長充放電継続時間）を把握している。
なお、ＢＭＵ５ａ２が把握するＥＳ５ａの特性は、上記に限らず適宜変更可能であり、例えば、さらに、必要に応じて
（７）ＥＳ５ａのＳＯＣ許容値（劣化等に応じた上限、下限、劣化の激しいＳＯＣ範囲である禁制帯等）、
（８）ＥＳ５ａの電力系統４との連系点における電圧と、を把握してもよい。
また、ＢＭＵ５ａ２は、ＥＳ５ａの識別情報であるＩＤを記憶している。
なお、上記（１）〜（８）に記載したＥＳ５ａの特性を把握する機能は、電池制御装置５１が有していてもよい。
図２に示したＡＣ／ＤＣコンバータ５ｂは、ＥＳ５ａの充電時には、電力線１０からの交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧をＥＳ５ａに供給する。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ５ｂは、ＥＳ５ａの放電時には、ＥＳ５ａからの直流電圧を交流電圧に変換し、その交流電圧を電力線１０に供給する。
同期装置５ｃは、同期用の時刻情報を出力する。本実施形態では、同期装置５ｃは、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機（不図示）を用いてＧＰＳの持つ時刻情報を出力する。
通信端末５ｄは、一般的に通信手段と呼ぶことができる。
通信端末５ｄは、通信ネットワーク８および中継ノード９を介して、ＤＥＭＳ７と通信する。通信端末５ｄは、例えば、ＤＥＭＳ７から、ＥＳの特性を要求する旨の特性要求や、充電または放電を指示する動作指示や、動作指示に応じた動作を停止する旨の動作停止指示を受信し、また、ＤＥＭＳ７へＥＳ５ａに関する特性を送信する。
ＥＳ制御装置５ｅは、一般的に制御手段と呼ぶことができる。
ＥＳ制御装置５ｅは、通信端末５ｄが受け付けたＤＥＭＳ７からの指示に基づいて、ＥＳ５ａを制御する。例えば、ＥＳ制御装置５ｅは、ＤＥＭＳ７からの動作指示に基づき、同期装置５ｃの時刻情報にて規定されるタイミングで、ＡＣ／ＤＣコンバータ５ｂを介して、ＥＳ５ａ内のＢＭＵ５ａ２に放電指示または充電指示を出力する。
需要家側電池システム６１〜６ｍは、電力の需要家にて管理される。
需要家側電池システム６１〜６ｍは、それぞれ、ＥＳ６ａと、ＡＣ／ＤＣコンバータ６ｂと、同期装置６ｃと、通信端末６ｄと、ＥＳ制御装置６ｅと、負荷６ｆと、を含む。なお、同期装置６ｃと通信端末６ｄとＥＳ制御装置６ｅは、電池制御装置６１に含まれる。
ＥＳ６ａ、ＡＣ／ＤＣコンバータ６ｂ、同期装置６ｃ、通信端末６ｄおよびＥＳ制御装置６ｅは、それぞれ、ＥＳ５ａ、ＡＣ／ＤＣコンバータ５ｂ、同期装置５ｃ、通信端末５ｄおよびＥＳ制御装置５ｅと同様の機能を有する。このため、ＥＳ６ａ、ＡＣ／ＤＣコンバータ６ｂ、同期装置６ｃ、通信端末６ｄおよびＥＳ制御装置６ｅについての説明は省略する。
負荷６ｆは、例えば、需要家が保有する電気機器である。
ＤＥＭＳ７は、一般的に、電池制御システムと呼ぶことができる。ＤＥＭＳ７は、例えば、配電用変電所に設けられる。なお、ＤＥＭＳ７の設置場所は、配電用変電所に限らず適宜変更可能である。
ＤＥＭＳ７は、通信部７ａと、情報収集部７ｂと、同期装置７ｃと、系統状態測定部７ｄと、選択部７ｅと、指示制御部７ｆと、表示部７ｇと、を含む。選択部７ｅは、状態管理部７ｅ１と、電池選択部７ｅ２と、を含む。
通信部７ａは、通信ネットワーク８および中継ノード９を介して、通信端末５ｄおよび通信端末６ｄの各々と通信する。
情報収集部７ｂは、一般的に、検出手段と呼ぶことができる。
情報収集部７ｂは、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々の電池の特性を検出する。本実施形態では、情報収集部７ｂは、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々の電池の特性を、供給側電池システム５および需要家側電池システム６１〜６ｍの各々から所定の間隔、例えば、５秒間隔で収集する。なお、収集間隔は５秒に限らず適宜変更可能である。また、情報収集部７ｂは、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々の電池の特性と共に、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々のＩＤも収集する。
同期装置７ｃは、同期用の時刻情報を出力する。本実施形態では、同期装置７ｃは、ＧＰＳ受信機（不図示）を用いてＧＰＳの持つ時刻情報を出力する。
系統状態測定部７ｄは、電力系統４の電力特性を検出する。電力特性とは、例えば、電力潮流、電圧、電流、周波数、位相、無効電力量、有効電力量等である。系統状態測定部７ｄは、電力系統４の電力特性の検出結果に基づいて、電力系統４の電力の検出時における電力線１０を含む配電網全体の総需要値を推定し、その推定結果（総需要値）を時系列で繋げることで、電力線１０を含む配電網全体の総需要曲線を推定する。また、系統状態測定部７ｄは、総需要値に、その総需要値の推定時に同期装置７ｃが出力した時刻情報を付加する。
選択部７ｅは、一般的に、選択手段と呼ぶことができる。
選択部７ｅは、電力系統４の電力を調整する調整用電池の候補を選択するために使用する電池特性範囲（以下、単に「電池特性範囲」と称する）を用いて、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々の中から、電池特性範囲に属する特性を有する電池（以下「該当電池」と称する）を選択する。また、選択部７ｅは、該当電池の中から、必要となる電力量等の所定の条件に基づいて、電力系統４の電力を調整するために用いる調整用電池を選択する。
なお、該当電池を選択するために使用する電池特性範囲は、所定の電池特性範囲の一例である。また、該当電池は、調整用電池の候補の一例である。
状態管理部７ｅ１は、情報収集部７ｂの収集結果を記憶する。本実施形態では、状態管理部７ｅ１は、情報収集部７ｂの収集結果を、最新の収集結果に更新していく。
電池選択部７ｅ２は、総需要曲線の平滑化目標値（以下、単に「平滑化目標値」と称する）と、電池特性範囲と、を記憶している。なお、平滑化目標値は、各時刻での目標値を示す。
電池選択部７ｅ２は、系統状態測定部７ｄが推定した総需要曲線を平滑化目標値に近づけるまたは一致させるために使用する電池（調整用電池）を選択する。
図４は、系統状態測定部７ｄが電力系統４の電力の検出を通じて推定（把握）している配電網全体の総需要曲線Ｘと、平滑化目標値Ｙの一例を表した図である。
図４に示すように、総需要曲線Ｘは、需要家のランダムな電力需要と、電力系統４に組み込まれている太陽光発電や風力発電等の再生可能電源２の発電変動等とがあわさって、複雑な挙動を示していることがわかる。
本実施形態では、電池選択部７ｅ２は、ある時刻で系統状態測定部７ｄが推定した総需要値がその時刻での平滑化目標値と異なっていると、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々の中から該当電池を選択し、該当電池の中から調整用電池を選択する。
指示制御部７ｆは、一般的に、制御手段と呼ぶことができる。
指示制御部７ｆは、調整用電池が複数存在する場合には、複数の調整用電池に対して、充電または放電を指示する動作指示を、通信部７ａから出力する。なお、指示制御部７ｆは、調整用電池が１つ存在する場合には、その１つの調整用電池に対して動作指示を通信部７ａから出力する。
表示部７ｇは、一般的に表示手段と呼ぶことができる。
表示部７ｇは、種々の表示を実行する。表示部７ｇは、例えば、状態管理部７ｅ１内の情報収集部７ｂの収集結果を表示する。また、表示部７ｇは、該当電池（調整用電池の候補）を選択するために使用する電池特性範囲と、その電池特性範囲を用いて選択された該当電池と、該当電池の中から選択された調整用電池と、を表示する。
次に、動作を説明する。
以下では、ＤＥＭＳ７が、電力系統４の周波数安定性向上のために、総需要曲線が平滑化目標値に近づくまたは一致するように、総需要曲線を平滑化する制御（ロードフィッティング制御）について説明する。
図５は、ＤＥＭＳ７の動作を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、系統状態測定部７ｄは、総需要値を推定するごとに、その推定された総需要値に同期装置７ｃからの時刻情報を付加して電池選択部７ｅ２に出力しているとする。
ＤＥＭＳ７では、状態管理部７ｅ１が、情報収集部７ｂの収集結果を保存するためのデータベースを準備する（ステップＡ１）。
続いて、情報収集部７ｂが、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々の電池特性パラメータを、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々のＩＤと共に、通信ネットワーク８および中継ノード９を介して収集する（ステップＡ２）。
例えば、ステップＡ２では、情報収集部７ｂは、通信部７ａから供給側電池システム５および需要家側電池システム６１〜６ｍに特性要求を送信し、その特性要求に応じて供給側電池システム５および需要家側電池システム６１〜６ｍから送信されたＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々の電池特性パラメータおよびＩＤを、通信部７ａを介して受け付ける。
このとき収集されるパラメータは、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々が有するＢＭＵ、または電池制御装置５１および６１が把握しているＥＳの特性である。本実施形態では
（１）ＥＳの残存容量、
（２）ＥＳの残存空容量
（３）ＳＯＣ、
（４）充放電出力、
（５）充放電遅延時間、および
（６）最長充放電継続時間
が、収集される。
続いて、情報収集部７ｂは、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々の電池特性パラメータの収集結果を、状態管理部７ｅ１内のデータベースに保存する（ステップＡ３）。
続いて、電池選択部７ｅ２は、系統状態測定部７ｄからの現在の総需要値が、現時点での平滑化目標値とずれているかを判断する（ステップＡ４）。
系統状態測定部７ｄからの総需要値が平滑化目標値とずれていると、電池選択部７ｅ２は、状態管理部７ｅ１内のデータベースを用いて、総需要曲線を平滑化目標値に近づけるまたは一致させるために使用する電池（調整用電池）を選択する（ステップＡ５）。
例えば、ステップＡ５では、電池選択部７ｅ２は、上記（１）〜（６）のパラメータのうち、まず（５）充放電遅延時間に着目する。本実施形態では、電池選択部７ｅ２は、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの中から、ＥＳの個数の最も多い充放電遅延時間（例えば、充放電遅延時間が８〜１０秒）を有するＥＳを第１選考ＥＳとして選択する。
続いて、電池選択部７ｅ２は、各調整用電池に定格充電電力と定格放電電力を一致させた動作を行わせるために、ＥＳの動作範囲を、ＳＯＣ下限が２０％、ＳＯＣ上限が８０％と設定し、総需要曲線の平滑化制御を開始する直前の、（３）ＳＯＣのデータを参照し、第１選考ＥＳの中から、ＳＯＣの値が５０％±５％のＥＳを、第２選考ＥＳとして選択する。
続いて、電池選択部７ｅ２は、本実施形態では動作指示を送る周期が５秒であるため、充放電遅延時間とＳＯＣとの２つのパラメータを考慮して選択された第２選考ＥＳの中から、（６）最長充放電継続時間が５秒以上のＥＳを該当電池（調整用電池の候補）として選択する。
このように選択された、充放電遅延時間８〜１０秒、ＳＯＣ値５０％±５％、最長充放電継続時間５秒以上、の該当電池の中から、電池選択部７ｅ２は、最後に、目標とする充放電出力、つまり、総需要曲線と平滑化目標値との差を小さくするために必要な充放電出力を得るために、調整用電池を選択する。
本実施形態では、電池選択部７ｅ２は、該当電池の中から、（４）充放電出力（定格充放電出力）が小さいＥＳから順番に調整用電池として選択し、調整用電池の充放電出力の合計が、目標とする充放電出力に達すると、調整用電池の選択を終了する。
なお、該当電池の各々は、充放電遅延時間が８〜１０秒の範囲、ＳＯＣ値が５０％±５％の範囲、かつ、充放電継続可能時間５秒以上の範囲にて規定された電池特性範囲内の特性を有するもの（調整用電池の候補）である。
また、調整用電池の各々は、該当電池（調整用電池の候補）の各々の中から、必要となる調整電力量に基づいて選択されたものである。
電池選択部７ｅ２は、調整用電池を選択すると、該当電池を選択するために用いた電池特性範囲と、該当電池の選択結果と、調整電池の選択結果と、を表示部７ｇに出力する。表示部７ｇは、電池特性範囲と、該当電池の選択結果と、調整電池の選択結果と、を受け付けると、電池特性範囲と、該当電池の選択結果と、調整電池の選択結果と、を表示する。
また、電池選択部７ｅ２は、調整用電池を選択すると、その選択結果と、総需要値から平滑化目標値を引いた差と、を指示制御部７ｆに出力する。
指示制御部７ｆは、調整用電池の選択結果と、総需要値から平滑化目標値を引いた差と、を受け付けると、その差が正の値を表す場合には、放電を指示する動作指示を調整用電池に出力し、その差が負の値を表す場合には、充電を指示する動作指示を調整用電池に出力する（ステップＡ６）。
本実施形態では、ステップＡ６において、指示制御部７ｆは、調整用電池が複数存在する場合には、複数の調整用電池に対して、共通の充電開始タイミングまたは共通の放電開始タイミングと、出力値が定格充放電出力である旨と、を少なくとも規定した動作指示を、通信部７ａから出力する。
続いて、情報収集部７ｂは、調整用電池の各々の電池特性パラメータを調整用電池のＩＤと共に、通信ネットワーク８および中継ノード９を介して収集し、その収集結果を用いて、状態管理部７ｅ１内のデータベースを更新する（ステップＡ７）。
なお、ステップＡ７では、情報収集部７ｂが、通信部７ａから調整用電池の各々に特性要求を送信し、その特性要求に応じて送信された調整用電池の各々の電池特性パラメータおよびＩＤを、通信部７ａを介して受け付け、その受信結果を用いて、状態管理部７ｅ１内のデータベースを更新する。
続いて、電池選択部７ｅ２は、総需要値から平滑化目標値を引いた差が正の値を表す場合には、更新された状態管理部７ｅ１内のデータベースを参照して、調整用電池の中に、ＥＳの残存容量が枯渇を示すものがあるかを判断し、その差が負の値を表す場合には、更新された状態管理部７ｅ１内のデータベースを参照して、調整用電池の中に、ＥＳの残存空容量が満充電を示すものがあるかを判断する（ステップＡ８）。
ステップＡ８で、調整用電池の中に残存容量が枯渇しているものまたは満充電になっているものがあると、電池選択部７ｅ２は、処理をステップＡ５に戻す。
一方、ステップＡ８で、調整用電池の中に残存容量が枯渇しているものおよび満充電になっているものがないと、電池選択部７ｅ２は、情報収集部７ｂに、ＥＳの電池特性パラメータを収集する旨の収集依頼を出力する（ステップＡ９）。
情報収集部７ｂは、収集依頼を受け付けると、前回のステップＡ２の実行時から５秒経過するまで待つ（ステップＡ１０）。
前回のステップＡ２の実行時から５秒経過すると、情報収集部７ｂは、処理をステップＡ２に戻す。
一方、ステップＡ４で、系統状態測定部７ｄからの総需要値が平滑化目標値とずれていないと、電池選択部７ｅ２は、調整用電池に動作指示を送信した状況であるロードフィッティング動作中であるかを判断する（ステップＡ１１）。
ステップＡ１１で、ロードフィッティング動作中であると、電池選択部７ｅ２は、ロードフィッティング動作が不要になったと判断して、動作指示に応じた動作（充電または放電）を停止する旨の動作停止指示を調整用電池に出力し（ステップＡ１２）、その後、ステップＡ９を実行する。
一方、ステップＡ１１で、ロードフィッティング動作中でないと、電池選択部７ｅ２は、ステップＡ９を実行する。
図６は、ＤＥＭＳ７からの特性要求を受信したときの供給側電池システム５の動作を説明するためのフローチャートである。
通信端末５ｄは、特性要求を受信すると（ステップＢ１）、特性要求をＥＳ制御装置５ｅに出力する。
ＥＳ制御装置５ｅは、特性要求を受け付けると、ＡＣ／ＤＣコンバータ５ｂを介してＥＳ５ａ内のＢＭＵ５ａ２から、ＥＳ５ａに関する特性を収集する（ステップＢ２）。
本実施形態では、ＥＳ５ａに関する特性として、
（１）ＥＳの残存容量、
（２）ＥＳの残存空容量
（３）ＳＯＣ、
（４）充放電出力、
（５）充放電遅延時間、および
（６）最長充放電継続時間
が用いられる。
ＥＳ制御装置５ｅは、ＥＳ５ａの特性を収集すると、ＥＳ５ａの特性を通信端末５ｄからＤＥＭＳ７に送信する（ステップＢ３）。
なお、ＤＥＭＳ７からの特性要求を受信したときの需要家側電池システム６１〜６ｍの動作は、ＤＥＭＳ７から特性要求を受信したときの供給側電池システム５の動作に準ずるので説明を省略する。
図７は、ＤＥＭＳ７からの動作指示を受信したときの供給側電池システム５の動作を説明するためのフローチャートである。
通信端末５ｄは、動作指示を受信すると（ステップＣ１）、動作指示をＥＳ制御装置５ｅに出力する。
ＥＳ制御装置５ｅは、動作指示に従ってＥＳ５ａの動作を制御する（ステップＣ２）。
本実施形態では、ステップＣ２では、ＥＳ制御装置５ｅは、動作指示が充電開始タイミングと出力値とを規定している場合には、同期装置５ｃの時刻情報にて表される時刻が充電開始タイミングになると、ＡＣ／ＤＣコンバータ５ｂを介して、ＥＳ５ａ内のＢＭＵ５ａ２に、動作指示に規定された出力値の出力を実行する旨の充電指示を出力する。ＢＭＵ５ａ２は、充電指示に従って電池本体５ａ１に充電動作を実行させる。
一方、動作指示が放電開始タイミングと出力値とを規定している場合には、ＥＳ制御装置５ｅは、同期装置５ｃの時刻情報にて表される時刻が放電開始タイミングになると、ＡＣ／ＤＣコンバータ５ｂを介して、ＥＳ５ａ内のＢＭＵ５ａ２に、動作指示に規定された出力値の出力を実行する旨の放電指示を出力する。ＢＭＵ５ａ２は、放電指示に従って電池本体５ａ１に放電動作を実行させる。
なお、ＤＥＭＳ７からの動作指示を受信したときの需要家側電池システム６１〜６ｍの動作は、ＤＥＭＳ７から動作指示を受信したときの供給側電池システム５の動作に準ずるので説明を省略する。
図８は、ＤＥＭＳ７から動作停止指示を受信したときの供給側電池システム５の動作を説明するためのフローチャートである。
通信端末５ｄは、動作停止指示を受信すると（ステップＤ１）、動作停止指示をＥＳ制御装置５ｅに出力する。
ＥＳ制御装置５ｅは、動作停止指示に従ってＥＳ５ａの動作を停止する（ステップＤ２）。
本実施形態では、ステップＤ２では、ＥＳ制御装置５ｅは、ＡＣ／ＤＣコンバータ５ｂを介して、ＥＳ５ａ内のＢＭＵ５ａ２に動作停止指示を出力する。ＢＭＵ５ａ２は、動作停止指示に従って電池本体５ａ１に動作を停止する。
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によれば、情報収集部７ｂは、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々の電池の特性を検出する。選択部７ｅは、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々の中から、所定の電池特性範囲内の特性を有する電池を、調整用電池の候補（該当電池）として選択し、調整用電池の候補の中から所定の条件に基づいて調整用電池を選択する。指示制御部７ｆは、調整用電池に対して、充電または放電を指示する動作指示を出力する。
このため、電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池は、電池特性が類似したものとなり、よって、調整用電池間の電池特性のばらつきを小さくすることが可能になる。したがって、電力系統の電力を調整するために用いる電池間の特性のばらつきに起因する電力需給調整の精度の悪化を抑制することが可能になる。また、複数の調整用電池は、電池特性が類似したものとなるため、複数の調整用電池を、仮想的に１つの電池（電池クラスタ）として取り扱うことが可能になる。
なお、上記効果は、情報収集部７ｂと選択部７ｅと指示制御部７ｆとからなる電池制御システムでも奏する。
図９は、情報収集部７ｂと選択部７ｅと指示制御部７ｆとからなる電池制御システムを示した図である。図１０は、図９に示した電池制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図９に示した電池制御システムでは、まず、情報収集部７ｂは、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々の電池特性パラメータ（電池の特性）を検出する（ステップＥ１）。続いて、選択部７ｅは、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々の中から、所定の電池特性範囲内の特性を有する電池を、調整用電池の候補（該当電池）として選択し、調整用電池の候補の中から所定の条件に基づいて調整用電池を選択する（ステップＥ２）。続いて、指示制御部７ｆは、調整用電池に対して、充電または放電を指示する動作指示を出力する（ステップＥ３）。
また、本実施形態では、情報収集部７ｂは、電池の特性として、少なくとも、電池の充電または放電に関する特性を検出する。また、所定の電池特性範囲は、少なくとも、電池の充電または放電に関する特性の範囲を規定するものである。このため、電池の充電または放電に関する特性が類似する電池を調整用電池として選択することが可能になり、充電または放電の特性のばらつきに起因する電力需給調整の精度の悪化を抑制することが可能になる。
なお、電池の充電または放電に関する特性は、電池が動作指示を受け付けてから動作指示に応じた動作を実行するまでの時間である遅延時間と、電池の最長充放電継続時間と、電池の充放電出力と、電池の残存容量と、電池の残存空容量と、電池のＳＯＣと、電池の電力系統との連系点における電圧と、の少なくともいずれか１つにて規定されるものでもよい。
また、本実施形態では、指示制御部７ｆは、調整用電池が複数存在する場合に、動作指示として、共通の充電開始タイミングまたは共通の放電開始タイミングを少なくとも規定した動作指示を出力する。電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池は、電池特性が類似したものとなっているため、調整用電池間の充電開始タイミングのずれまたは調整用電池間の共通の放電開始タイミングのずれを小さくすることが可能になる。
また、本実施形態では、表示部７ｇは、該当電池（調整用電池の候補）を選択するために用いた電池特性範囲と、該当電池の選択結果と、調整電池の選択結果と、を表示する。このため、電池制御システムの使用者は、電池制御システムの動作状態（該当電池の選択結果や調整電池の選択結果）を確認できる。よって、電池制御システムの使用者は、該当電池の選択結果や調整電池の選択結果が意図した結果とずれていた場合に、電池特性範囲を修正して、該当電池の選択結果や調整電池の選択結果を調整することが可能になる。
また、本実施形態の電池制御装置６１では、ＥＳ制御装置６ｅは、通信端末６ｄが特性要求を受信すると、ＥＳ６ａの特性を特性要求の送信元に通信端末６ｄから送信し、通信端末６ｄが動作指示を受信すると、動作指示に基づいてＥＳ６ａを制御する。このため、ＤＥＭＳ７の制御に従って、ＥＳ６ａの動作を制御することが可能になる。
（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態の電池制御システムを採用した電力制御システムを示す図である。なお、図１１において、図２に示したものと同一構成のものには同一符号を付してある。以下、図１１に示した電力制御システムについて、図２に示した電力制御システムと異なる点を中心に説明する。
図１１に示した電力制御システムでは、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々が有するＢＭＵ、または電池制御装置５１および６１の各々が、ＥＳの特性として、さらに、（９）ＥＳの満充電容量と（１０）放電深度とを把握している。なお、（９）ＥＳの満充電容量と（１０）放電深度の各々は、ＥＳの劣化に伴って変化する。そして、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々は、特性要求に応じて、さらに、（９）ＥＳの満充電容量と（１０）放電深度とをＤＥＭＳ７に送信する。
また、図１１に示した電力制御システムでは、図２に示した第１実施形態における選択部７ｅの代わりに選択部７ｅＡが用いられ、状態管理部７ｅ１の代わりに状態管理部７ｅ１Ａが用いられ、電池選択部７ｅ２の代わりに電池選択部７ｅ２Ａが用いられる。
状態管理部７ｅ１Ａは、状態管理部７ｅ１が有するデータベース（以下「第１ＤＢ」と称する）に加えて、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々から情報収集部７ｂが最初に収集した特性を保存するデータベース（以下「第２ＤＢ」と称する）を有する。
電池選択部７ｅ２Ａは、電池選択部７ｅ２と同様に、平滑化目標値と電池特性範囲とを記憶している。
電池選択部７ｅ２Ａは、ある時刻で系統状態測定部７ｄが推定した総需要がその時刻での平滑化目標値と異なっていると、第１ＤＢ内の（９）ＥＳの満充電容量および（１０）放電深度と、第２ＤＢ内の（９）ＥＳの満充電容量および（１０）放電深度と、をそれぞれＥＳごとに比較する。
電池選択部７ｅ２Ａは、（９）ＥＳの満充電容量の差が第１所定値以上または（１０）放電深度の差が第２所定値以上であるＥＳを、劣化状態にある劣化電池として特定する。
そして、電池選択部７ｅ２Ａは、ＥＳ５ａおよびＥＳ６ａの各々のうち劣化電池以外の電池の中から、電池選択部７ｅ２と同様に該当電池を選択し、該当電池の中から電池選択部７ｅ２と同様に調整用電池を選択する。
本実施形態では、選択部７ｅは、ＥＳごとに複数回検出された電池の特性の変化に基づいて、複数のＥＳの中から劣化状態にある劣化電池を特定し、複数のＥＳのうち劣化電池以外の電池の中から、該当電池を選択する。このため、劣化電池を調整用電池として使用することを防止でき、劣化電池を調整用電池として使用することに起因する電力需給調整の精度の悪化を抑制することが可能になる。
なお、上記各実施形態において、供給側電池システム５は、省略されてもよいし、複数存在してもよい。
また、上記各実施形態において、情報収集部７ｂが収集する電池の特性（パラメータ）は、上記に限るものではなく適宜変更可能であり、例えば、上述した特性（パラメータ）のうちのいずれか１つまたはいくつかでもよいし、例えば、ＥＳの劣化関連パラメータ（寿命や温度等）や、ＥＳの連系点の電圧上限・下限の許容値（Ｖ許容値）や、ＥＳの最小充放電出力や、ＥＳのロケーション情報や、ＥＳの種類や、充電状態（急速充電中か定格充電中か等）に対するＳＯＣの上下限値や、ＥＳのオン／オフ状態や、ＥＳのメンテナンス情報（例えば、メンテナンスが定期的に行われているかを表す情報、または、今後のメンテナンスの時期を表す情報等）や、ＥＳの充放電の有効電力量や、ＥＳの無効電力量や、ＥＳの電圧や、ＥＳの電流のいずれか１つまたはいくつがでもよい。
例えば、情報収集部７ｂが各ＥＳの温度を収集した場合、電池選択部７ｅ２Ａは、ＥＳのうち基準温度以上の温度を有するＥＳを劣化電池として特定し、複数のＥＳのうち劣化電池以外の電池の中から、該当電池を選択する。
また、例えば、情報収集部７ｂが各ＥＳの今後のメンテナンスの時期を表す情報を収集した場合、電池選択部７ｅ２Ａは、ＥＳのうち、現在の日時から今後のメンテナンスの時期までの期間が基準期間よりも短い電池を劣化電池として特定し、複数のＥＳのうち劣化電池以外の電池の中から、該当電池を選択する。
また、上記各実施形態において、電池特性範囲を規定する電池の特性は、上述した３つ（充放電遅延時間、ＳＯＣおよび最長充放電継続時間）に限らず、情報収集部７ｂが収集する電池の特性と同様に適宜変更可能である。
また、上記各実施形態では、ＥＳ内のＢＭＵが、最長充放電継続時間を把握し、最長充放電継続時間をＤＥＭＳ７に送信したが、例えば、ＤＥＭＳ７内の情報収集部７ｂが、ＥＳごとに、ＥＳの残存容量をＥＳの充放電出力で割ることで最長充放電継続時間を算出してもよい。この場合、ＥＳ内のＢＭＵは、最長充放電継続時間を把握する必要がなくなる。
また、上記各実施形態において、電池選択部７ｅ２または７ｅ２Ａは、複数のＥＳのうち、ＥＳの使用を許可する旨の許可情報がＥＳのユーザ（需要家）にて通知されたＥＳの中から、調整用電池の候補を選択してもよい。この場合、ＥＳのユーザ（需要家）にて使用が許可されたＥＳを、調整用電池として使用することが可能となる。
また、上記各実施形態において、電池選択部７ｅ２または７ｅ２Ａは、複数のＥＳのうち、ＥＳの充放電容量の一部の使用を許可する旨の使用許可情報が通知されたＥＳの中から、調整用電池の候補を選択し、指示制御部７ｆは、調整用電池が複数存在する場合に、複数の調整用電池に対して、使用が許可された充放電容量の一部の範囲内で充電または放電を指示する動作指示を出力してもよい。この場合、ＥＳのユーザ（需要家）にて使用が許可されたＥＳの充放電容量の一部を使用して、電力需給調整を行うことが可能になる。
また、上記各実施形態において、中継ノード９は省略されてもよい。中継ノード９が省略された場合、供給側電池システム５と需要家側電池システム６１〜６ｍは、通信ネットワーク８と接続する。
なお、ＤＥＭＳ７は、コンピュータにて実現されてもよい。この場合、コンピュータは、コンピュータにて読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）のような記録媒体に記録されたプログラムを読込み実行して、通信部７ａ、情報収集部７ｂ、同期装置７ｃ、系統状態測定部７ｄ、選択部７ｅまたは７ｅＡ、指示制御部７ｆおよび表示部７ｇとして機能する。記録媒体は、ＣＤ−ＲＯＭに限らず適宜変更可能である。
また、ＥＳ制御装置５ｅまたは６ｅは、コンピュータにて実現されてもよい。この場合、コンピュータは、コンピュータにて読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムを読込み実行して、ＥＳ制御装置５ｅまたは６ｅとして機能する。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１１年９月２日に出願された日本出願特願２０１１−１９１７３２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１ 電力供給部
１Ａ 発電所
２ 再生可能電源
３ 監視・制御部
３Ａ 中央給電指令所
４ 電力系統
５ 供給側電池システム
５１ 電池制御装置
５ａ ＥＳ
５ａ１ 電池本体
５ａ２ ＢＭＵ
５ｂ ＡＣ／ＤＣコンバータ
５ｃ 同期装置
５ｄ 通信端末
５ｅ ＥＳ制御装置
６ 需要家側電池システム
６１ 電池制御装置
６ａ ＥＳ
６ｂ ＡＣ／ＤＣコンバータ
６ｃ 同期装置
６ｄ 通信端末
６ｅ ＥＳ制御装置
６ｆ 負荷
７ ＤＥＭＳ
７ａ 通信部
７ｂ 情報収集部
７ｃ 同期装置
７ｄ 系統状態測定部
７ｅ、７ｅＡ 選択部
７ｅ１、７ｅ１Ａ 状態管理部
７ｅ２、７ｅ２Ａ 電池選択部
７ｆ 指示制御部
７ｇ 表示部
８ 通信ネットワーク
９ 中継ノード
１０ 電力線

Claims (10)

  1. 電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
    前記複数の電池の中から、劣化している電池以外を前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池として選択する選択手段と、
    前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む電池制御システム。
  2. 請求項１記載の電池制御システムにおいて、
    前記制御手段は、複数回検出された電池の特性の変化から前記劣化している電池を特定する電池制御システム。
  3. 請求項２記載の電池制御システムにおいて、
    前記制御手段は、電池における、ＳＯＣ、放電深度、最小充放電出力のいずれか１つまたはいくつかにより前記劣化している電池を特定する電池制御システム。
  4. 電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
    前記複数の電池の中から、ロケーション情報に基づいて前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池を選択する選択手段と、
    前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む電池制御システム。
  5. 電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
    前記複数の電池の中から、メンテナンス情報に基づいて前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池を選択する選択手段と、
    前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む電池制御システム。
  6. 請求項５記載の電池制御システムにおいて、
    前記メンテナンス情報が、メンテナンスが定期的に実施されていることを示す電池制御システム。
  7. 電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
    前記複数の電池の中から、需要家にて設定された許可情報に基づいて前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池を選択する選択手段と、
    前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む電池制御システム。
  8. 電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
    前記複数の電池の中から、動作指示を受け付けてから前記動作指示に応じた動作を実行するまでの時間である遅延時間とＳＯＣに基づいて前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池を選択する選択手段と、
    前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む電池制御システム。
  9. 電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
    前記複数の電池の中から、動作指示を受け付けてから前記動作指示に応じた動作を実行するまでの時間である遅延時間と充放電出力に基づいて前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池を選択する選択手段と、
    前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む電池制御システム。
  10. 電力系統に接続された複数の電池のうちのいくつかの電池の動作を制御する電池制御システムであって、
    前記複数の電池の中から、動作指示を受け付けてから前記動作指示に応じた動作を実行するまでの時間である遅延時間と電池の種類、電池のオン／オフ状態に基づいて前記電力系統の電力を調整するために用いる調整用電池を選択する選択手段と、
    前記選択手段にて選択された調整用電池に対して、充電または放電を指示する前記動作指示を出力する制御手段と、を含む電池制御システム。
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